子宮頸部上皮内新形成および浸潤性子宮頸癌の日本人女性から分離されたヒトパピローマウイルス遺伝子型52および58の全ゲノム解析

Whole-genome analysis of human papillomavirus genotypes 52 and 58 isolated from Japanese women with cervical intraepithelial neoplasia and invasive cervical cancer.

抄録

背景:

ヒトパピローマウイルス遺伝子型52および58（HPV52/58）は、日本を含む東アジア諸国の子宮頸部上皮内新形成（CIN）および浸潤性子宮頸癌（ICC）患者から頻繁に検出される。他のHPV遺伝子型と同様に、HPV52/58は、同一HPV遺伝子型の完全なゲノム配列間の差異が10％未満である複数の系統の遺伝子変異から構成されている。しかし、HPV52/58については、ウイルス全ゲノムにわたる塩基配列およびアミノ酸配列の部位変異が十分に検討されていない。本研究の目的は、ウイルス全ゲノム配列を解析することにより、日本人女性に流行しているHPV52/58の遺伝的変異を調べることである。

BACKGROUND: Human papillomavirus genotypes 52 and 58 (HPV52/58) are frequently detected in patients with cervical intraepithelial neoplasia (CIN) and invasive cervical cancer (ICC) in East Asian countries including Japan. As with other HPV genotypes, HPV52/58 consist of multiple lineages of genetic variants harboring less than 10% differences between complete genome sequences of the same HPV genotype. However, site variations of nucleotide and amino acid sequences across the viral whole-genome have not been fully examined for HPV52/58. The aim of this study was to investigate genetic variations of HPV52/58 prevalent among Japanese women by analyzing the viral whole-genome sequences.

方法:

日本人CINまたはICC患者から分離した子宮頸部剥離細胞から抽出した全細胞DNAを用いて、ロングレンジPCR法によりHPV52/58の全ゲノム領域を増幅した。増幅されたDNAを次世代シークエンスに供し、ウイルスゲノムの全塩基配列を決定した。全ゲノム配列を用いて系統解析を行い、HPV52/58分離株の変異系統/亜系統を割り出した。ウイルスタンパク質のアミノ酸配列のばらつきは、HPVタンパク質の個々のアミノ酸位置におけるシャノンエントロピースコアを計算することで評価した。

METHODS: The entire genomic region of HPV52/58 was amplified by long-range PCR with total cellular DNA extracted from cervical exfoliated cells isolated from Japanese patients with CIN or ICC. The amplified DNA was subjected to next generation sequencing to determine the complete viral genome sequences. Phylogenetic analyses were performed with the whole-genome sequences to assign variant lineages/sublineages to the HPV52/58 isolates. The variability in amino acid sequences of viral proteins was assessed by calculating the Shannon entropy scores at individual amino acid positions of HPV proteins.

結果:

HPV52分離株52株（CIN1, =20; CIN2/3, =21; ICC, =11）のうち、50株がB系統（サブ系統B2）に属し、2株がA系統（サブ系統A1）に属した。HPV58の48株（CIN1, =21; CIN2/3, =19; ICC, =8）のうち、47株が系統A（サブ系統A1/A2/A3）に属し、1株が系統Cに属していた。日本HPV52/58分離株と参照HPV52/58ゲノムの多重配列アラインメントに基づいて、個々の変異系統に特異的な一塩基多型をウイルスゲノム全体で決定した。エントロピー解析の結果、E1蛋白質はHPV52分離株間で比較的変異が大きかったが、E7蛋白質、E4蛋白質、L2蛋白質はHPV58分離株間で若干の変異が認められた。

RESULTS: Among 52 isolates of HPV52 (CIN1,  = 20; CIN2/3,  = 21; ICC,  = 11), 50 isolates belonged to lineage B (sublineage B2) and two isolates belonged to lineage A (sublineage A1). Among 48 isolates of HPV58 (CIN1,  = 21; CIN2/3,  = 19; ICC,  = 8), 47 isolates belonged to lineage A (sublineages A1/A2/A3) and one isolate belonged to lineage C. Single nucleotide polymorphisms specific for individual variant lineages were determined throughout the viral genome based on multiple sequence alignments of the Japanese HPV52/58 isolates and reference HPV52/58 genomes. Entropy analyses revealed that the E1 protein was relatively variable among the HPV52 isolates, whereas the E7, E4, and L2 proteins showed some variations among the HPV58 isolates.

結論:

日本人女性のCIN/ICC陽性HPV52/58検体において、変異の分布は組織学的カテゴリーを問わず、HPV52では系統Bに、HPV58では系統Aに強く偏っていた。HPV52とHPV58では、ウイルス全ゲノムにわたって異なるアミノ酸変異のパターンが観察された。

CONCLUSIONS: Among the HPV52/58-positive specimens from Japanese women with CIN/ICC, the variant distributions were strongly biased toward lineage B for HPV52 and lineage A for HPV58 across histological categories. Different patterns of amino acid variations were observed in HPV52 and HPV58 across the viral whole-genome.